砧木南瓜種子萌發(fā)期耐鹽性評(píng)價(jià)的適宜Ca²⁺濃度篩選

王清華 高旭利 劉文寶 李天曉 許莉 張衛(wèi)華

摘要：以3個(gè)品種砧木南瓜種子為試材，采用水培法研究了Ca2+脅迫對(duì)種子萌發(fā)特性和芽苗生長(zhǎng)的影響，以確定適合砧木南瓜耐鹽性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，并篩選出適宜的Ca2+濃度。結(jié)果表明：隨著脅迫濃度的增加，Ca2+對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用明顯增強(qiáng)；主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、下胚軸長(zhǎng)及平均鮮重受抑制程度遠(yuǎn)高于發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)的受抑制程度。綜合分析，除主根長(zhǎng)外，其余指標(biāo)均可作為耐鹽性評(píng)價(jià)指標(biāo)；砧木南瓜種子萌發(fā)期各指標(biāo)和活力指數(shù)耐鹽性篩選的適宜Ca2+濃度為90～120 mmol/L，芽苗期各指標(biāo)除主根長(zhǎng)外，耐鹽性篩選的適宜Ca2+濃度為60 mmol/L。

關(guān)鍵詞：Ca2+脅迫；砧木南瓜；種子萌發(fā)；耐鹽性

中圖分類號(hào)：S642.101文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2018）02-0045-05

Abstract The hydroponic experiment was conducted with the seeds of three rootstock pumpkin cultivars to study the effects of Ca2+ stress on seed germination characteristics and seedling growth in order to select suitable indexes for evaluating the salt tolerance of rootstock pumpkin and suitable Ca2+ concentration.The results showed that with the increase of Ca2+concentration，its inhibition to seed germination was obviously enhanced. The inhibitory effects on main root length， lateral root number， hypocotyl length and average fresh weight were far greater than those on germination rate， germination energy and germination index. The comprehensive analysis results showed that except root length，the other indexes could be used as the indexes for evaluating the salt tolerance of rootstock pumpkin. For the indexes of seed germination and vigor， the suitable Ca2+ concentration for distinguishing the salt tolerance of different rootstock pumpkin cultivars was 90～120 mmol/L， while that for the indexes of seedlings expect root length was 60 mmol/L.

Keywords Ca2+ stress；Rootstock pumpkin；Seed germination； Salt tolerance

設(shè)施栽培條件下，隨著化肥用量的逐年增加，土壤次生鹽漬化加劇，再加上缺少淋失，鹽害成為設(shè)施蔬菜可持續(xù)發(fā)展的重要限制因子。有研究表明，設(shè)施內(nèi)鹽漬化土壤的陽(yáng)離子以Ca2+為主，陰離子以NO-3為主[1-3]，硝酸鹽積累對(duì)植物有復(fù)雜的生理誘導(dǎo)效應(yīng)[4]。但目前關(guān)于鹽害機(jī)理的研究，多集中于模擬NaCl脅迫，而關(guān)于Ca2+對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育影響的報(bào)道較少[5，6]。

利用砧木進(jìn)行嫁接已成為設(shè)施栽培條件下提高蔬菜抗土傳病害的有效途徑[7-9]。南瓜作為應(yīng)用最廣泛的砧木，是否耐鹽已成為其選育的重要考量指標(biāo)。因此，本研究以3個(gè)砧木南瓜品種為試材，研究了不同濃度Ca2+對(duì)南瓜種子萌發(fā)期各項(xiàng)指標(biāo)的影響，初步明確了適宜砧木南瓜種子耐鹽性篩選的Ca2+脅迫濃度范圍，為下一步耐鹽砧木南瓜的篩選奠定基礎(chǔ)，并為砧木南瓜耐鹽品種選育與利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的3個(gè)白籽砧木南瓜品種：A（頂尖砧木王）、C（濟(jì)青砧木一號(hào)）、G（超霸砧木）。

1.2 試驗(yàn)方法

設(shè)置Ca2+濃度分別為0（CK）、30、60、90、120、150、180 mmol/L，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。選取飽滿、整齊一致的種子，用55℃溫湯浸種1 h，置于鋪有定性濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿10粒，加入Ca（NO3）2溶液7 mL，置于30℃培養(yǎng)箱內(nèi)催芽。每天稱重補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，以保持Ca2+濃度基本不變。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

記錄每天發(fā)芽數(shù)，共統(tǒng)計(jì)7天，計(jì)算發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢(shì)（GE）、發(fā)芽指數(shù)（GI），計(jì)算公式如下。第7天測(cè)定10株芽苗的主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、下胚軸長(zhǎng)和鮮重，并計(jì)算平均值。

發(fā)芽率（GR）=7天內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

相對(duì)發(fā)芽率（RGR）=處理發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%

發(fā)芽勢(shì)（GE）=前3天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

相對(duì)發(fā)芽勢(shì)（RGE）=處理發(fā)芽勢(shì)/對(duì)照發(fā)芽勢(shì)×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）= ∑（Gt/Dt） （Dt為發(fā)芽天數(shù)，Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)）

相對(duì)發(fā)芽指數(shù)（RGI）=處理發(fā)芽指數(shù)/對(duì)照發(fā)芽指數(shù)×100%

活力指數(shù)（VI）=S×GI （S為單株平均鮮重，GI為發(fā)芽指數(shù)）

相對(duì)活力指數(shù)（RVI）=處理活力指數(shù)/對(duì)照活力指數(shù)

綜合評(píng)價(jià)法：參照吐爾遜娜依[10]、王廣印[11]等的方法對(duì)南瓜不同品種的耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，即根據(jù)每個(gè)品種各指標(biāo)在敏感鹽濃度的下降率進(jìn)行評(píng)判，將每種指標(biāo)最大值與最小值的差值均分為10個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)為1分。在各種指標(biāo)中，均以耐鹽性最弱的品種得分最高，即10分；耐鹽性最強(qiáng)的品種得分最低，即1分，依此類推，最后把各個(gè)指標(biāo)得分相加，根據(jù)總分高低排出不同品種南瓜種子萌發(fā)的耐鹽性順序。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度Ca2+對(duì)砧木南瓜種子萌發(fā)的影響

2.1.1 對(duì)相對(duì)發(fā)芽率的影響 由表1可以看出，隨著Ca2+濃度的增加，砧木南瓜種子相對(duì)發(fā)芽率總體上呈下降趨勢(shì)；Ca2+濃度分別為30、60、30 mmol/L時(shí)，A、C、G 3個(gè)品種的相對(duì)發(fā)芽率即表現(xiàn)出顯著降低。不同品種對(duì)Ca2+的敏感性不同，受鹽脅迫抑制的程度不同，在60 mmol/L Ca2+濃度下，A品種發(fā)芽率下降僅為3.40%，而G品種下降率已達(dá)到29.12%，C品種則處于兩者之間為10.00%，品種間差異顯著?？梢钥闯?，60～150 mmol/L Ca2+能夠很好地區(qū)分各品種的耐鹽性。

2.1.2 對(duì)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響 表2顯示，除C品種在30 mmol/L Ca2+時(shí)相對(duì)發(fā)芽勢(shì)有所升高外，總體表現(xiàn)為隨Ca2+濃度升高相對(duì)發(fā)芽勢(shì)下降，表明Ca2+濃度越高對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用越強(qiáng)。從發(fā)芽勢(shì)的下降率來看，60 mmol/L Ca2+濃度下，A、C、G 3個(gè)品種的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)均受抑制，且已表現(xiàn)出顯著差異，下降率分別為20.70%、55.60%、70.60%。當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到150 mmol/L時(shí)，3個(gè)品種的相對(duì)發(fā)芽勢(shì)全部為零，品種間無差異，說明Ca2+濃度高于150 mmoL/L時(shí)無法用發(fā)芽勢(shì)這一指標(biāo)區(qū)分品種間的耐鹽性。因此，Ca2+濃度在30～120 mmol/L范圍內(nèi)，用相對(duì)發(fā)芽勢(shì)能夠很好地區(qū)分各品種的耐鹽性。

2.1.3 對(duì)相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的影響 由表3可見，3個(gè)品種的相對(duì)發(fā)芽指數(shù)均隨著Ca2+濃度的增加呈下降趨勢(shì)，A、G兩個(gè)品種在30 mmol/L Ca2+時(shí)已經(jīng)表現(xiàn)出顯著的發(fā)芽抑制性，C品種則在60 mmol/L時(shí)表現(xiàn)出顯著的發(fā)芽抑制性；同一濃度下，不同品種相對(duì)發(fā)芽指數(shù)的下降率不同，表現(xiàn)出對(duì)Ca2+的敏感性不同，30、90、120 mmol/L Ca2+時(shí)，三品種間均差異顯著?？梢姡孟鄬?duì)發(fā)芽指數(shù)評(píng)價(jià)不同品種砧木南瓜耐鹽性的Ca2+濃度不宜超過120 mmol/L。

2.2 不同濃度Ca2+對(duì)砧木南瓜芽苗生長(zhǎng)的影響

2.2.1 對(duì)主根長(zhǎng)的影響 由表4可知，隨著Ca2+濃度的升高，芽苗主根長(zhǎng)迅速降低，30 mmol/L Ca2+時(shí)即受顯著抑制，此時(shí)，A、C、G的主根長(zhǎng)下降率分別為69.38%、47.78%和85.53%，品種間差異顯著；當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到90 mmol/L時(shí)，3個(gè)品種的主根長(zhǎng)下降率均超過90%，受抑制嚴(yán)重，且G與A、C品種間差異顯著。表明，砧木南瓜發(fā)芽期間主根生長(zhǎng)對(duì)Ca2+脅迫極為敏感，用主根長(zhǎng)評(píng)價(jià)品種間耐鹽性差異時(shí)，Ca2+濃度不宜超過90 mmol/L。從主根長(zhǎng)下降率來看，Ca2+濃度為30～60 mmol/L時(shí)能夠很好地區(qū)分各品種的耐鹽性。

2.2.2 對(duì)側(cè)根數(shù)的影響 由表5可以看出，隨著Ca2+濃度的增大，單株側(cè)根數(shù)顯著下降。30 mmol/L Ca2+時(shí)，A、C、G的單株側(cè)根數(shù)均顯著降低，下降率分別為64.60%、30.26%和70.89%；當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到60 mmol/L時(shí)，G品種不再有側(cè)根出現(xiàn)，A和C品種則均在120 mmol/L Ca2+時(shí)側(cè)根數(shù)為零，說明用側(cè)根數(shù)這一指標(biāo)區(qū)分品種間的差異時(shí)，Ca2+濃度需低于120 mmol/L。從下降率看，品種間耐鹽性差異顯著的Ca2+濃度為30～90 mmol/L，側(cè)根生長(zhǎng)對(duì)Ca2+極為敏感。

2.2.3 對(duì)下胚軸長(zhǎng)度的影響 由表6得知，隨著Ca2+濃度的增大，下胚軸長(zhǎng)度迅速降低，表明Ca2+脅迫能夠顯著抑制下胚軸的伸長(zhǎng)。在相同Ca2+濃度下，不同品種下胚軸長(zhǎng)度的下降率不同，A、C、G 3個(gè)品種表現(xiàn)出鹽脅迫差異顯著性的Ca2+濃度均為30～60 mmol/L，90 mmol/L Ca2+脅迫時(shí)各品種下胚軸的生長(zhǎng)均受到嚴(yán)重抑制，A、C品種間差異不顯著，故用下胚軸長(zhǎng)來區(qū)分品種間差異時(shí)，Ca2+濃度需低于90 mmol/L。

2.2.4 對(duì)單株鮮重的影響 由表7可以看出，總體上，隨著Ca2+濃度的增加，單株鮮重呈下降趨勢(shì)，A、C、G 3個(gè)品種表現(xiàn)出鹽脅迫差異顯著性的Ca2+濃度分別為60、90、30 mmol/L。同一濃度下，不同品種單株鮮重的下降率不同，在30 mmol/L低濃度Ca2+下，C品種單株鮮重略有增加，表明低濃度Ca2+對(duì)C品種有一定的促生作用，而此時(shí)A品種的單株鮮重下降率為零，表明低濃度Ca2+對(duì)A品種未表現(xiàn)出抑制作用；在60～90 mmol/L時(shí)，A、C、G品種間差異顯著，而超過120 mmol/L，單株鮮重被嚴(yán)重抑制，A、C品種間差異不顯著，因此，用單株鮮重區(qū)分品種間差異時(shí)，Ca2+濃度不宜超過120 mmol/L。

2.3 不同濃度Ca2+對(duì)砧木南瓜種子活力指數(shù)的影響

鹽處理下，有些種子雖然能發(fā)芽，但長(zhǎng)勢(shì)很差。采用種子活力指數(shù)，可同時(shí)反映出品種發(fā)芽率、發(fā)芽速度及生活力、生長(zhǎng)勢(shì)，客觀反映種子在實(shí)驗(yàn)室條件下萌發(fā)的好壞與幼苗生長(zhǎng)狀況，與田間出苗質(zhì)量密切相關(guān)[12]。由表8可以看出，隨著Ca2+濃度的增大，砧木南瓜種子活力指數(shù)顯著下降，A、C、G 3個(gè)品種表現(xiàn)出鹽脅迫差異顯著性的Ca2+濃度分別為30、60、30 mmol/L，均較低。從活力指數(shù)的下降率來看，在30、90、120 mmol/L Ca2+時(shí)，A、C、G品種間差異顯著，且G品種在120 mmol/L Ca2+時(shí)的活力指數(shù)已為零；當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到150 mmol/L時(shí)，A、C品種間差異不顯著，即用活力指數(shù)區(qū)分品種間差異時(shí)，Ca2+濃度宜低于150 mmol/L。

2.4 不同濃度Ca2+脅迫下各品種耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

由表9可以看出，除主根長(zhǎng)外，相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、側(cè)根數(shù)、下胚軸長(zhǎng)、單株鮮重、活力指數(shù)均與Ca2+濃度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，均可以作為評(píng)價(jià)品種耐鹽性強(qiáng)弱的指標(biāo)。

鹽脅迫對(duì)南瓜種子萌發(fā)的影響是復(fù)雜的，采用耐鹽性綜合評(píng)價(jià)方法，能避免單一指標(biāo)的缺陷，比較客觀地反映各品種的耐鹽性[10]。根據(jù)所測(cè)8個(gè)指標(biāo)下降率值的大小進(jìn)行打分，并將得分累加排序，得出A品種耐鹽性最強(qiáng)，得分57；G品種對(duì)Ca2+脅迫最為敏感，得分230；C品種居中，得分77（表10）。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，除主根長(zhǎng)外，砧木南瓜種子相對(duì)發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽勢(shì)、相對(duì)發(fā)芽指數(shù)、芽苗側(cè)根數(shù)、下胚軸長(zhǎng)、單株鮮重、活力指數(shù)的下降率均與Ca2+濃度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，均能作為評(píng)價(jià)耐鹽性高低的指標(biāo)。

Ca2+脅迫對(duì)種子發(fā)芽總體表現(xiàn)為抑制性，但在30 mmol/L低濃度Ca2+脅迫下，C品種的發(fā)芽勢(shì)高于對(duì)照，說明低濃度Ca2+對(duì)部分南瓜品種的種子發(fā)芽有一定促進(jìn)作用，這可能與Ca2+在種子萌發(fā)中行使的基本功能有關(guān)，即鈣能促進(jìn)鉀、硝酸鹽和磷的吸收，維持膜的穩(wěn)定性，增強(qiáng)酶活性，保持植物的正常生長(zhǎng)[13-16]。當(dāng)Ca2+濃度高于150 mmol/L時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均大幅下降，值等于或接近零，說明高濃度Ca2+對(duì)南瓜種子萌發(fā)具有較大的抑制作用，可能是鹽濃度過高造成滲透脅迫，芽苗吸水困難所致，這與多項(xiàng)研究的結(jié)果[15，17]一致。

從本研究結(jié)果可以看出，Ca2+脅迫對(duì)芽苗生長(zhǎng)指標(biāo)的抑制程度遠(yuǎn)高于對(duì)萌發(fā)期各指標(biāo)和活力指數(shù)的抑制程度。綜合考慮各指標(biāo)耐鹽差異明顯的濃度來看，砧木南瓜種子萌發(fā)期基于發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的Ca2+脅迫耐性評(píng)價(jià)的適宜范圍為90～120 mmol/L；芽苗期，除主根長(zhǎng)外，Ca2+脅迫耐性評(píng)價(jià)的適宜濃度為60 mmol/L。

利用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)3個(gè)砧木南瓜品種的耐鹽性進(jìn)行評(píng)價(jià)，供試品種A（頂尖砧木王）的耐鹽性最強(qiáng)，G（超霸砧木）的耐鹽性最弱，C（濟(jì)青砧木一號(hào)）居中。

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